JP2012001910A - 災害時住宅用生活用水備蓄設備用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 日常操作が簡単で便利な制御装置の具体例は見られない
【解決手段】住宅に併設して災害時用に生活用水を備蓄する上水貯水槽Aを設置し、該貯水槽Aに常に上水を貯蔵し、浴槽２への給水を常に貯水槽Aから行うことにより、毎日的に槽Aを一度空にし、遅滞なく上水を槽Aに給水し、常に新鮮な上水を相当の量（２００リットル程度）確保しておく。地震や水害などで断水時、浴槽２への給水を止めてバルブを非常時に切り替え、貯水槽の上水を必要な台所など炊事用に非常使用することにより、４人家族で数日から１０日位は当座の生活用水として使用でき、生活を維持継続できる生活用水備蓄設備に対し、風呂場や脱衣場の壁などに小型の制御端末器を設置し、日常は１操作だけで浴槽へ注水出来、非常時は自動的または手動で非常モードへ切り替わり、交流電源などが停電になった場合にでも、備蓄水を炊事場などで容易に使用出来る、実用的な制御装置を実現する。
【選択図】図４

Description

本発明は地震や台風・水害等の自然災害時や、水道管破損や給水制限などで水道給水が一
時的に断水した場合に、一般住宅や集合住宅で生活を維持するために必要な飲料水など生
活用水を、常に一定期間分確保しておくための生活用水備蓄設備に対し、一回の押釦操作だけで自動的にプログラム動作をし、万一の故障や異常動作時にもマイコン等で自動的に故障部分を表示できる便利な制御装置に関するもの。

従来から非常時の飲料水確保のため、キッチンやトイレ上に貯水タンクを設け、水圧を利用しながら水道水の入れ替え貯水を行い、日常の洗濯や風呂用水や、台所等で炊事など用に水道水を使用して、貯水タンクの水位が下がると自動的に一定の水位まで水道水を補給しておき、災害時に水道水の給水が停止した時に、貯水タンク下部の給水栓を開け、飲料や煮炊き用の水として、非常用に使用する貯水設備は提案されている。

特開2005-68831号公報 特開平9-302735号公報 特許登録2905839

前記従来例の文献１、２については、貯水タンクに加わる水圧は上水道の給水圧力が加わり、タンク材料は分厚いステンレス材などで、短部は球状に近い圧力タンクが必要になる。また、文献１、２、３いずれの場合も毎日的に一旦貯水槽を空にする過程がない。このため、万一小さな虫や生物が貯水槽に入り込み、死んで水面に浮かんだ場合などの場合や、大腸菌や雑菌が貯水槽に入ってきたなどで、その菌が細胞分裂により増殖していった場合には、水位が半分以下に（たとえ１／１０以下までにも）低下しても菌は多数水槽に残り、その水に新鮮な上水を追加して満タンにして、これを毎日繰り返しても細菌は増殖を続け、水槽全体が菌で汚染され災害時の飲料水として使用出来なくなる虞がある。
また、前記いずれの文献にも日常操作が簡単で便利な制御装置の具体例は見られない。

住宅内浴槽２より高い位置に、災害時用に生活用水を備蓄する専用の上水貯水槽Aを設置し、浴槽への給水を貯水槽Aから行う構成の災害時生活用水備蓄設備において、毎日的な浴槽への給水により槽Aを一旦空にさせると共に、遅滞なく新鮮な上水道水を槽Aへ補充する災害時住宅用生活用水備蓄設備において貯水槽Aに上水の給水栓Bを設け、槽Aが所定水位Ｌｈ未満ならば給水栓Bを開栓し、水位がＬｈに達すれば給水栓Bを閉栓すると共に、槽A底部または、槽Aと浴槽２を連結する水管12途中に駆動栓Ｅを設け、浴室またはその近辺に設けられた制御器本体の、開始スイッチを動作させることにより、駆動栓Ｅを開き毎日的な浴槽２への給水が開始され、槽Aが空になれば前記駆動栓Eを閉栓させるよう制御することを特徴とする、生活用水備蓄設備用制御器。

前記上水貯水槽Aを複数槽A1からAｎ槽に分割し、毎日的な浴槽への給水をまず駆動栓D１を開き貯水槽A1から行い、A1槽が空になれば遅滞なく給水栓C１を開きA1槽に新鮮な上水道水を注入し、A1槽が満水後給水栓C１を閉じ、駆動栓D２を開きA２槽の貯水を浴槽へ給水し、A２槽が空になれば遅滞なく給水栓C２を開きA２槽に上水道水を注水し、以後これを繰り返してAｎ槽まで順次注水と給水をさせ、運悪く地震などが浴槽への注水中に発生した場合でも、最低限全量ＱAの （ｎ−１）／ｎ の量の上水確保に備えるように制御してなる、請求項１に記載の生活用水備蓄設備用制御器。

前記給水栓Bとして浮玉とボールタップを用い、前記駆動栓Ｅとしてフロート弁と開栓のためのアクチュエータを用いることを特徴とした、請求項１、２に記載の生活用水備蓄設備用制御器。

前記制御器本体は交流電源を変圧整流して用いるスイッチング直流電源等もしくは1次電池、２次電池、太陽電池のなどの直流電源部と、マイコンを含めた制御回路部とを含み、水槽Aに近接して設けられたアクチュエータとは本体裏面端子部を介して電線で接続されている、もしくは無線で信号を伝送しアクチュエータを駆動することを特徴とした請求項１から３記載の生活用水備蓄設備用制御器。

前記アクチュエータとしてソレノイド、もしくはラジアルアクチュエータ、又はモータ等を用いることを特徴とする請求項１から４記載の生活用水備蓄設備用制御器。

地震や水害などでライフラインが停止した場合に備え貯水槽Aに備蓄し、毎日貯水槽Aの水を浴槽用水として一旦空にすることになり、これにより貯水槽Aの水中で繁殖する細菌などの微生物の活動を抑制し、常に新鮮な生活用水の貯水を維持継続することが出来るための、生活用水備蓄設備用の制御回路を用いることにより、日常の浴槽への給水を極めて簡単に、主SWを押すだけの一操作で貯水槽の水を毎日入れ替えて新鮮水を備蓄し、地震などの災害発生時には貯水槽Aの水を使用出来る。浴槽の大小にもよるが、貯水量は150〜250リットルにもなり、４人家族が各人毎日５リットル使用したとしても、７〜１２日間は使用出来、当座の生存の役割を十分に果たせる。

本発明の基本となる上水貯水槽Aを用い、フロート弁や浮玉とボールタップを用いた生活用水備蓄設備の説明用構成図。 同様に本発明の基本となり、上水貯水槽Aを複数槽に分割した生活用水備蓄設備の説明用構成図。 本発明の災害時住宅用生活用水備蓄設備の制御装置の基本説明用図。 本発明の制御装置で、制御回路の第一の実施例構成図。 本発明の災害時住宅用生活用水備蓄設備の制御装置の貯水槽構成図。 図４の制御回路と図５の貯水槽構成図を組み合わせた場合の、横軸に経過時間をとって示した各構成要素の動作説明図。 本発明の災害時住宅用生活用水備蓄設備の制御装置の端末器の一実施例図。 本発明の災害時住宅用生活用水備蓄設備の配管の他の実施例図。

図１は本発明の前提となる災害時生活用水備蓄設備の例で、説明を分かり易くするため構成を単純化させてある。住宅1内部で2は通常使用水容量Ｑsの浴槽を、3は炊事場を4はシンクをそれぞれ示す。上水道の水9は給水管11と給水栓6を通し炊事場3のシンク4に給水する。日常炊事場3では必要時に給水栓6をゆるめて水を出し炊事に使用する。

また給水管10と給水栓Bを通して専用の開放式（非圧力式）で、貯水容量ＱA（≦Ｑｓ）の災害時用に生活用水を備蓄する上水貯水槽Aに給水しておき、所定量ＱAになるまで満水に貯水しておき、この上水貯水槽Aの水を災害時生活用備蓄水とする。通常貯水槽Aから出る水の給水栓7及び8は締めておく。

毎日的な浴槽への給水時に給水栓7を開放させ、駆動栓であるフロート弁Eをソレノイドのようなアクチュエータで上へ開放させると、配水管12を通して自然落下により浴槽2へ給水できる。このとき貯水槽Aの貯水容量ＱAは通常の浴槽使用水量Ｑｓと同等以下に設定しておく。このため浴槽に注水すれば貯水槽Aは空になる。この状態でボールタップの給水栓BのフロートFは下がっているので給水栓は開放され、給水管から新鮮な上水が貯水槽Aに流れ槽Aの壁や底を洗浄する。槽Aが空になったらフロート弁Eは自重で落下し弁を閉じ、ボールタップの給水栓Bから貯水槽Aへ、遅滞なく新鮮な上水道水を容量ＱAまで満水補充でき、満水後自動的にフロートFが上がりボールタップの給水栓Bは閉じられる。

日本において各家庭では通常毎日（少なくとも２日に一度位は）入浴するので、毎日貯水槽Aの水を一旦空にして入れ替えることになり、これにより貯水槽Aの水中で繁殖する細菌などの微生物の活動を抑制し、塩素成分を微量に含んだ新鮮な上水道水を槽Aに備蓄することにより、常に新鮮な生活用水の貯水を維持継続することが出来る。

地震などの災害発生時には、給水栓B、6、７を閉めて、給水栓8のみを開閉して、炊事場3で貯水槽Aの水を使用出来る。浴槽の大小にもよるが、貯水量は150〜250リットルにもなり、４人家族が各人毎日５リットル使用したとしても、７〜１２日間は使用出来、当座の役割を十分に果たせる。

上水貯水槽Aの設置位置は、浴槽および炊事場所やトイレ等の使用位置よりも高い位置に配置し、自然落下により給水できる高さに設置し、地震などの非常時直後に商用電源等ライフラインが遮断された時でも、モータ等の動力を用いずに、自然落下により生活用水を使用出来るようにしておくことが、実使用上有効となる。

図２は図１基本図の実用的な構成である。図１において浴槽への給水後貯水槽Aが空になった直後に、運悪く地震が発生した場合には新鮮な備蓄水がなく、本発明の水備蓄設備が肝腎な時に役に立たないことになる。図２の基本図はこのための方策である。

生活用水備蓄用貯水槽をA1、A2，〜Aｎの複数に分割しておく。給水栓D2〜Dｎが閉じた状態から、まず給水栓7と駆動栓D1を開き浴槽２へ給水する。貯水槽A1が空になると駆動栓D1を閉じ、遅滞なく給水栓C１を開けて槽A1に給水し、満水になれば給水栓C1を自動または手動で閉じ、続いて給水栓D2を自動または手動で開けて槽A2から浴槽２へ給水し、槽A2が空になると給水栓D2を自動または手動で閉じ、遅滞なく給水栓C2を自動または手動で開けて槽A2に給水し、以後同様に給水槽Anまで給水する。

このようにA槽を複数槽に分割して給水することにより、運悪くA1槽等が空になった直後に地震が発生しても、A2〜An槽には新鮮上水が各満水で存在し、最低限全量ＱAの（ｎ−１）／ｎ の量の上水が確保され、非常用に使用できるので問題とならない。またこの場合でもA１槽が空になった分で容量ＱAの１／ｎの水は浴槽にあり、この水も飲料以外で手を洗ったり、体を拭く等の水には十分使用出来る。

図３は本発明動作説明用で上水貯水槽Aが１槽の場合の給水説明用の図である。上水給水管10の給水栓B1を開き、貯水槽A1に注水し水位がL1に達すると検出器LB1から信号を出力し、給水栓B1を閉じ、通常はこの状態で貯水槽A1に上水を貯水している。浴槽に給水する場合は、ソレノイドのアクチュエータSR1を動作させると、貯水槽A1の駆動栓Ｅが上に開き、同時に給水栓B1を開き上水を貯水槽A1に供給を始める。フロートで浮力が働くため駆動栓Eは上に開いた状態を続け、貯水槽A1の水は水管12を介して浴槽に供給される。なお水管12は給水管10よりも十分に内径が太く、浴槽への給水時間を短く設定しておく。槽A1の水が空になったら、給水弁Eが自重で落下し、駆動栓Eを閉じる。

図４は貯水槽が３槽の場合を例に取って、本発明の災害時住宅用生活用水備蓄設備の制御装置の実施例回路構成図を示す。交流電源Saから電源トランスTrを介して降圧し、ダイオードブリッジDBで整流後、制御回路用電源D2とソレノイドSR1、SR2、SR3などのアクチュエータ駆動用の電源D1をつくるスイッチング電源など直流電源DCに接続する。出力端子D2と共通アースEa間には直流電源電圧を安定化させてマイコンMCや、表示用回路（記載なし）などの制御回路CCに供給する。直流電源D1とD2は共通でもよい。

図４の制御回路と図５の貯水槽構成図を組み合わせた場合の、各スイッチ、弁、水槽の水位を、横軸に経過時間をとって示した動作図を図６に示している。
あらかじめ貯水槽A1からA3には各所定満タン水位に貯水されている。毎日浴槽に水を入れる時に図４制御回路のスタート動作をさせる主スイッチS0を押すと、動作図６の最上段S0を短時間オンし動作プログラムが開始する。

時刻ｔ0で給水栓7を開にし、同時に図４制御回路によりソレノイドSR1に電流を短時間流し、図５のソレノイドSR1が上方に動き、図６(4)の時刻ｔ1で駆動栓E1を上方に駆動する。これにより貯水槽A1の水は駆動栓E1、給水栓7を通り浴槽２に水を供給する。貯水槽A1の水位は図６(5)のように低下し、時刻ｔ2で空になり駆動栓E1は自重で落ち栓は閉成される。時刻ｔ0から所定時間Ts後の時刻ｔ3で給水栓C1が制御回路で開放され、槽A1に給水され水位が上昇し、時刻ｔ4になると図5の水位センサLR1が感知し、給水栓C1を閉成する。

同時に時刻ｔ4で図４制御回路がソレノイドSR2に電流を短時間流し、図５のソレノイドSR2が上方に動き、図６(8)の時刻ｔ5で駆動栓E2を上方に駆動する。これにより貯水槽A2の水は駆動栓E2、給水栓7を通り浴槽２に水を供給する。貯水槽A2の水位は図６(9)のように低下し、時刻ｔ6で空になり駆動栓E2は自重で落ち栓は閉成される。
時刻ｔ4から所定時間Ts後の時刻ｔ7で給水栓C2が制御回路で開放され、槽A2に給水され図６のように槽A2水位が上昇し、時刻ｔ8になると図５の水位センサLR2が感知し、給水栓C2を閉成する。

同時に時刻ｔ8になると図４制御回路がソレノイドSR3に電流を短時間流し、図５のソレノイドSR3が上方に動き、図６(12)の時刻ｔ9で駆動栓E3を上方に駆動する。これにより貯水槽A3の水が駆動栓E3、給水栓7を通り浴槽2に水を供給する。貯水槽A3の水位は図6(13)のように低下し、時刻ｔ10で空になり駆動栓E3は自重で落ち栓E3は閉成される。時刻ｔ8から所定時間Ts後のｔ11で給水栓C3が制御回路で開放され、槽A3に給水され図6(13)のように槽A3水位が上昇し、時刻ｔ12になると図５の水位センサLR3が感知し、給水栓C3を閉成する。貯水槽が３槽の場合は全貯水が新鮮な上水に入れ替わり、以上でプログラム動作は終了する。

図７は本発明の災害時住宅用生活用水備蓄設備の制御装置の端末器の一例で、風呂場や脱衣場、居間、台所などに設置する。本端末器に図４制御回路のうち、アクチュエータや水位センサ以外の直流電源、マイコンを用いた制御回路、操作用スイッチ類が含まれる。毎日浴槽へ給水する一連の動作をスタートさせる主SWのS0は大きな目立つスイッチにしている。

水位計のレベル設定つまみLSを上下させ設定する。表示部は例えば液晶表示器などで、通常は現在時刻を表示し、異常時には異常部分や故障内容などを英数記号などで表示させる。通常毎日の操作は主SWのS0を押すだけであるが、海外旅行などで長期間留守にして貯水槽の保存水質が悪くなった場合など、念入り洗浄や、浴槽への給水中に何らかの理由で給水を一時停止するため、給水栓7を閉成するためのスイッチ類は、日常めったに使用しない物なので、開閉蓋の内部に設置しておくことが便利である。

さらに異常時の保護動作後に原因が分かり、保護の解除をするためのスイッチは特に意識して操作する必要があるので、スイッチは凹ませて、細い棒などで操作できるようにすることが安全である。また図示していないがアクチュエータのソレノイドや水位センサなど、場所が離れた貯水槽への電気配線を接続する端子などを裏面に設けておく。また公知の技術である無線伝送によりアクチュエータやセンサを動作させる場合には、配線が不要で工事が簡単で便利である。

実施例ではアクチュエータとしてソレノイドを用いて説明したが、回転（ラジアル）式のモータ方式や、電磁リニア駆動方式のアクチュエータ等でも本発明を適用できる。また給水栓として図1に示したフロートバルブ方式を応用してもよい。給水栓や駆動栓として電磁弁や電動弁などが応用できる。また地震発生後の貯水槽Aからの備蓄水からシンクへの給水は、バルブ（三方弁など）手操作でもできる。

また図１や図2において、水管13と給水栓8は、非常時以外には使用しないので、水管13内の水は滞留水になり、場合によっては何年も動かないので水垢や細菌が繁殖する恐れが十分にある。その対策として図８に示すように、太い水管12と並列に新たに水管14および15を付加し水管13とでバイパスを作ってやることにより、毎日の太管12を通して浴槽に流れる水流により、水管14、15、13を介するルートでも水を流し、水管13の滞留水を防ぐことが水垢や細菌の繁殖を完全に防止する良策である。

また本発明の制御回路の端末器などに地震センサを付加し、地震発生時には自動的に検知し、図５の給水栓7を閉栓させ、あわてて誤って主スイッチS0を押しても上水貯水槽から浴槽への給水を自動的に停止させ、備蓄した水を守ることも可能である。
また地震発生時貯水槽が地震の衝撃で破損したり、給水および排水管との結合部に大きな力が加わって割れたり水が漏れたりしては、折角備蓄した飲料水がなくなってしまい何にもならないので、貯水槽や配水管に適切に免震装置を付加する方が安全であることは言うまでもない。

地震や水害などでライフラインが停止した場合に備え貯水槽Aに備蓄し、毎日貯水槽Aの水を浴槽用水として一旦空にすることになり、これにより貯水槽Aの水中で繁殖する細菌などの微生物の活動を抑制し、常に新鮮な生活用水の貯水を維持継続することが出来るための生活用水備蓄設備用の制御回路を用いることにより、日常の浴槽への給水を極めて簡単に、主SWを押すだけの一操作で貯水槽の水を毎日入れ替えて新鮮水を備蓄し、地震などの災害発生時には貯水槽Aの水を使用出来る。浴槽の大小にもよるが、貯水量は150〜250リットルにもなり、４人家族が各人毎日５リットル使用したとしても、７〜１２日間は使用出来、当座の生存の役割を十分に果たせる。

1；一般家屋
2；浴槽
9、10、11、12、13；水管
A、A1〜An；上水貯水槽
6、7、8、B、B1、C1〜Cn、D1〜Dn；給水栓
F；ボールタップ（自動止水栓）
E；D1〜Dn；駆動栓（フロート弁）
SR1〜SR3；ソレノイド等のアクチュエータ
LB1〜LB3；水位センサ
SA；交流電源
Tr；トランス
DB；ダイオードブリッジ
DC；直流電源
CC；制御回路
MC；マイコン
S0；主スイッチ

Claims (5)

1. 住宅内浴槽２より高い位置に、災害時用に生活用水を備蓄する専用の上水貯水槽Aを設置し、浴槽への給水を貯水槽Aから行う構成の災害時生活用水備蓄設備において、毎日的な浴槽への給水により槽Aを一旦空にさせると共に、遅滞なく新鮮な上水道水を槽Aへ補充する災害時住宅用生活用水備蓄設備において
   貯水槽Aに上水の給水栓Bを設け、槽Aが所定水位Ｌｈ未満ならば給水栓Bを開栓し、水位がＬｈに達すれば給水栓Bを閉栓すると共に、槽A底部または、槽Aと浴槽２を連結する水管12途中に駆動栓Ｅを設け、浴室またはその近辺に設けられた制御器本体の、開始スイッチを動作させることにより、駆動栓Ｅを開き毎日的な浴槽２への給水が開始され、槽Aが空になれば前記駆動栓Eを閉栓させるよう制御することを特徴とする、生活用水備蓄設備用制御器。
2. 前記上水貯水槽Aを複数槽A1からAｎ槽に分割し、毎日的な浴槽への給水をまず駆動栓D１を開き貯水槽A1から行い、A1槽が空になれば遅滞なく給水栓C１を開きA1槽に新鮮な上水道水を注入し、A1槽が満水後給水栓C１を閉じ、駆動栓D２を開きA２槽の貯水を浴槽へ給水し、A２槽が空になれば遅滞なく給水栓C２を開きA２槽に上水道水を注水し、以後これを繰り返してAｎ槽まで順次注水と給水をさせ、運悪く地震などが浴槽への注水中に発生した場合でも、最低限全量ＱAの （ｎ−１）／ｎ の量の上水確保に備えるように制御してなる、請求項１に記載の生活用水備蓄設備用制御器。
3. 前記給水栓Bとして浮玉とボールタップを用い、前記駆動栓Ｅとしてフロート弁と開栓のためのアクチュエータを用いることを特徴とした、請求項１、２に記載の生活用水備蓄設備用制御器。
4. 前記制御器本体は交流電源を変圧整流して用いるスイッチング直流電源等もしくは1次電池、２次電池、太陽電池のなどの直流電源部と、マイコンを含めた制御回路部とを含み、水槽Aに近接して設けられたアクチュエータとは本体裏面端子部を介して電線で接続されている、もしくは無線で信号を伝送しアクチュエータを駆動することを特徴とした請求項１から３記載の生活用水備蓄設備用制御器。
5. 前記アクチュエータとしてソレノイド、もしくはラジアルアクチュエータ、又はモータ等を用いることを特徴とする請求項１から４記載の生活用水備蓄設備用制御器。

Images